PBKDF2とHMACを、Node.jsとブラウザで、外部のライブラリ無しで

## \# はじめに
まず、Stack Overflowの天才達に感謝。

**やりたかったこと**は、ブラウザ側でパスワードをハッシュ化して送信、サーバ側でもパスワードをハッシュ化して検証。
（サーバ側で保存しておくべきは平文パスワードでもなければ、HMACでもなく、PBKDF2を保存しなければ元も子もないのですがそこらへんの説明は割愛で）

**困ったこと**は、Node.jsでそれをやりたいとき、ライブラリがいろいろあってわからない。
cryptoとかcrypto-jsとかWeb Cryptography APIとかjsrsasignとか。
最初は、そもそもブラウザ側なの‽サーバ側なの‽ってなっていた。

**で**、Node.jsの標準モジュールのcryptoとブラウザのWeb Cryptography APIだけでできたのでまとめた。

**ついで**に、ブラウザで生成したものをサーバで確認するシンプルなWebサーバのコードを書いた。
こんな感じ。

![pbkdf2hmac.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/257965/5bbcd576-e1fd-91ec-3331-e722a29431b0.png)

[GitHubにソースコード](https://github.com/pxdog/simple-hashes)を投げた。

## \# サーバ側（Node.js）
まずはサーバ側で、生成。

<details><summary>Node.jsの生成サンプルコード</summary><div>

```JavaScript:Node.js
  const crypto = require('crypto')
  const getHmac512 = (data, secret) => {
    const hmac = crypto.createHmac('sha512', secret)
    hmac.update(data)
    return hmac.digest('hex')
  }

  const genSalt = () => {
    return crypto.randomBytes(64)
  }

  const hex2Buf = (hex) => {
    return Buffer.from(hex, 'hex')
  }

  const calcPBKDF2 = (data, salt) => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      crypto.pbkdf2(data, salt, 1000*1000, 64, 'sha512', (err, derivedKey) => {
        if(err) {
          return resolve(null)
        }
        return resolve(derivedKey.toString('hex'))
      })
    })
  }
```

</div></details>
これを使うためのコード。

<details><summary>Node.jsの利用サンプルコード</summary><div>

```JavaScript:Node.js
  const main = async () => {
    const hmacSecret = 'hmac secret px.dog happy peach oolong!'
    const data = 'This is raw data! This must be hashed!'

    const hmacCorrect = getHmac512(data, hmacSecret)
    console.log('HMAC:', hmacCorrect)

    const salt = genSalt()
    const pbkdf2Correct = await calcPBKDF2(data, salt)
    console.log('PBKDF2:', pbkdf2Correct)
    const saltHex = hex2Buf(salt)
    console.log('saltHex:', saltHex)
  }
  main()
```

</div></details>
## \# ブラウザ側
次はブラウザ側で、生成。

<details><summary>ブラウザ側の生成サンプルコード</summary><div>

```JavaScript:ブラウザ
  const calcHmac512 = (data, secret) => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      const enc = new TextEncoder('utf-8')
      window.crypto.subtle.importKey(
        'raw',
        enc.encode(secret),
        {
          name: 'HMAC',
          hash: {name: 'SHA-512'}
        },
        false,
        ['sign', 'verify']
      ).then((key) => {
        window.crypto.subtle.sign(
          'HMAC',
          key,
          enc.encode(data),
        ).then((hash) => {
          const buf = new Uint8Array(hash)
          resolve(buf2Hex(buf))
        })
      })
    })
  }

  const genSalt = () => {
    return window.crypto.getRandomValues(new Uint8Array(64))
  }

  const buf2Hex = (buf) => {
    return Array.prototype.map.call(new Uint8Array(buf), x => ('00' + x.toString(16)).slice(-2)).join('')
  }

  const calcPBKDF2 = (str, salt) => {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      const byteList = new Uint8Array(Array.prototype.map.call(str, (c) => {
        return c.charCodeAt(0)
      }))
      window.crypto.subtle.importKey('raw', byteList, { name: 'PBKDF2', }, false, ['deriveBits'])
        .then((key) => {
          const opt = {
            name: 'PBKDF2',
            salt: salt,
            iterations: 1000*1000,
            hash: {name: 'SHA-512'},
          }
          return window.crypto.subtle.deriveBits(opt, key, 512).then((buf) => {
            resolve(buf2Hex(buf))
          })
        })
    })
  }
```

</div></details>
これを使うためのコード。

<details><summary>ブラウザ側の利用サンプルコード</summary><div>

```JavaScript:ブラウザ
  const main = async () => {
    const hmacSecret = 'hmac secret px.dog happy peach oolong!'
    const data = 'This is raw data! This must be hashed!'

    const salt = genSalt()
    const hmac = await calcHmac512(data, hmacSecret)
    console.log('hmac:', hmac)
    const pbkdf2 = await calcPBKDF2(data, salt)
    console.log('pbkdf2:', pbkdf2)
    const saltHex = buf2Hex(salt)
    console.log('saltHex:', saltHex)
  }
  main()
```

</div></details>
## \# 動かす
これらを別々に動かしてもちっともおもしろくない。
HMAC（エイチ マックと読むんですって）は同じだけど、PBKDF2はSALTが異なるから結果も異なる。
そこで、ブラウザで生成したものをサーバに送信して検証するWebサーバのコードを書いた。
[GitHubのリポジトリ https://github.com/pxdog/simple-hashes](https://github.com/pxdog/simple-hashes)

ブラウザでハッシュを生成するindex.htmlと、それをサーブし、かつデータを検証するapp.jsを用意した。

```sh:sh
git clone https://github.com/pxdog/simple-hashes.git
# もしくは普通にダウンロードして同じディレクトリに配置すればよい
```

Express（Version 4）だけ用意してほしい。

```sh:sh
npm i express
# もしくは yarn add express
```

実行すると、3001番ポートでListen。rootは不要。

```sh:sh
node app.js
# Web server start at port 3001 と表示されればOK！
```

ブラウザでlocalhostの3001にアクセスしてみよう♪
http://localhost:3001

ブラウザで[CHECK!]というボタンを押すと、/checkに平文を含むデータをPOST。
受け取ったサーバ側Node.jsでは、同じ平文を同じSALTを使ってハッシュ計算。

![pbkdf2hmac.png](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/257965/5bbcd576-e1fd-91ec-3331-e722a29431b0.png)


## \# 最後に
愚記事と言われてしまうかもしれませんが。。。
HMACとかPBKDF2とか調べても古いライブラリを利用するものだったり、別環境で生成したものをどうやって検証するの？みたいなところがまとまっていなくて、調べるのが大変だったのでまとめてみました。
現在、OAuthで疎結合に繋がるWebサービスを個人で構築していて、そこにこれらを使う予定です。

全てのパスワードが適切にハッシュ化される世の中になりますように。

※これで動いた！やった！というノリですので、間違いや、イテレーション数やバイト数がこれじゃまずいですよ！というご指摘がありましたらご教示ください。